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Übungen: Isotope

Zehn interaktive Aufgaben rund um Z, N und A — vom Lückentext bis zur Kreuz-Matrix, in der sich Isotope von bloß gleich schweren Kernen trennen.

Zum NachschlagenZurück zur Erklärung1.2.2 Isotope — Notation, Beispiele und Isotop-Werkstatt nachlesen.
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Übungsaufgaben

1Was ein Isotop istAFB I

Vervollständigen Sie die Definition mit den passenden Begriffen aus der Wortbank. Zwei Wörter bleiben übrig.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Isotope sind Atomkerne mit gleicher , aber verschiedener . Sie gehören zum selben und stehen im Periodensystem an derselben . In der Schreibweise steht die Nukleonenzahl A links vor dem Symbol, die Kernladungszahl Z links.

Übrig bleiben „Elektronenzahl“ und „Ladung“: Beide sind bei Isotopen gleich, denn sie hängen nur von Z ab. Der einzige Unterschied sitzt im Kern — bei den Neutronen. Das griechische iso topos heißt „gleicher Ort“: gleicher Platz im Periodensystem.
2Stimmt das?AFB I

Entscheiden Sie bei jeder Aussage, ob sie zutrifft.

Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Zwei Fallen tauchen immer wieder auf: die obere Zahl mit N zu verwechseln und „Isotop“ mit „radioaktiv“ gleichzusetzen. Merke: Z entscheidet über das Element, N über das Isotop, das Verhältnis N : Z über die Stabilität.
3Die Schreibweise lesenAFB I

Bestimmen Sie für jede Frage, welcher Teil der Nuklid-Schreibweise gemeint ist, und klicken Sie ihn an.

Lies die Frage über dem Schema und klicke das passende Feld an. Es kommen fünf Fragen nacheinander.

35obere Zahl17untere ZahlClSymbolNeutronen Nsteht nicht dabei
Die untere Zahl ist doppelt gemoppelt — Cl heißt immer Z = 17. Man schreibt sie trotzdem, weil man in Zerfallsgleichungen dann sofort sieht, ob die Ladung auf beiden Seiten gleich bleibt. Die Neutronenzahl dagegen taucht nirgends auf: N = A − Z = 35 − 17 = 18.
4Nuklid und NeutronenzahlAFB I

Ordnen Sie jedem Nuklid seine Neutronenzahl zu. Kernladungszahlen: H 1, He 2, C 6, O 8, Fe 26.

Klicke links ein Nuklid an und dann rechts die passende Neutronenzahl — es entsteht eine Verbindungslinie.
Wasserstoff-3 und Helium-3 haben dieselbe Nukleonenzahl, aber verschiedene Neutronenzahlen (2 bzw. 1) — sie sind keine Isotope voneinander, sondern verschiedene Elemente. Bei Eisen-56 zeigt sich schon der Neutronenüberschuss schwerer Kerne: 30 Neutronen auf 26 Protonen.
5Nuklid-Tabelle vervollständigenAFB II

Berechnen Sie die fehlenden Werte. In jeder Zeile sind zwei der drei Zahlen A, Z und N gegeben.

Fülle alle fünf Felder aus und prüfe dann auf einmal. Enter prüft ebenfalls.
NuklidAZN
Kohlenstoff-14146
Natrium-232311
Uran-23823892
Chlor-371720
Eisen-565630
Immer dieselbe Gleichung, nur anders herum gelesen: A = Z + N. Fehlt N, rechne A − Z; fehlt Z, rechne A − N. Bei Uran-238 sind es 146 Neutronen auf 92 Protonen — fast 1,6-mal so viele. Dieser Überschuss wird bei schweren Kernen zur Regel.
6Isotop, anderes Element oder dasselbe Nuklid?AFB II

Ordnen Sie jedes Kern-Paar der passenden Kategorie zu. Kernladungszahlen: H 1, He 2, C 6, N 7, O 8, Cl 17, Fe 26, U 92.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Isotope desselben Elements
2verschiedene Elemente
3dasselbe Nuklid
Entscheidend ist immer nur eine Frage: Ist Z gleich? Nein → verschiedene Elemente, egal wie ähnlich A aussieht (C-14 und N-14!). Ja, aber N verschieden → Isotope. Ja, und N auch gleich → derselbe Kern, nur anders aufgeschrieben.
7Nach Neutronen sortierenAFB II

Ordnen Sie die sechs Nuklide nach ihrer Neutronenzahl — das Nuklid mit den wenigsten Neutronen zuerst. Vorsicht: Die Nukleonenzahl allein reicht dafür nicht.

Verschiebe die Einträge mit den Pfeiltasten neben dem Text, bis die Reihenfolge stimmt, und klicke dann auf „Reihenfolge prüfen“.
1Helium-3 (Z = 2)
2Wasserstoff-3 (Z = 1)
3Lithium-7 (Z = 3)
4Stickstoff-14 (Z = 7)
5Kohlenstoff-14 (Z = 6)
6Calcium-40 (Z = 20)
Die Neutronenzahlen: He-3 → 1, H-3 → 2, Li-7 → 4, N-14 → 7, C-14 → 8, Ca-40 → 20. Die beiden Paare mit gleichem A (3 und 14) sind die Falle: Gleiche Nukleonenzahl heißt nicht gleiche Neutronenzahl. Wer nur nach A sortiert, kann die Paare nicht auseinanderhalten.
8Uran-Isotope rechnenAFB II

Natürliches Uran (Z = 92) besteht fast nur aus den Isotopen Uran-238 und Uran-235.

Berechnen Sie schrittweise die Neutronenzahlen und das Verhältnis von Neutronen zu Protonen.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Wie viele Neutronen hat Uran-238?n
  2. Wie viele Neutronen hat Uran-235?n
  3. Um wie viele Neutronen unterscheiden sich die beiden Isotope?n
  4. Teile bei Uran-238 die Neutronenzahl durch die Protonenzahl (zwei Dezimalen).N : Z
238 − 92 = 146 und 235 − 92 = 143: Die beiden Uran-Isotope unterscheiden sich nur um drei Neutronen — chemisch sind sie nicht zu unterscheiden, deshalb ist ihre Trennung (Anreicherung) so aufwendig. Das Verhältnis 146 : 92 ≈ 1,59 zeigt, wie stark bei schweren Kernen die Neutronen überwiegen; bei leichten Kernen wie C-12 ist es genau 1.
9Fehler im Heft findenAFB II

Überprüfen Sie den Hefteintrag eines Mitschülers. Drei der sieben Zeilen enthalten einen Fehler.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Alle drei Fehler verwechseln, welches Teilchen gerade gemeint ist: Elektronen statt Neutronen (Zeile 2), Nukleonen statt Neutronen (Zeile 4), Protonen statt Neutronen (Zeile 6). Wer sich merkt „Isotope: nur N ändert sich“, findet alle drei sofort.
10Was haben die Paare gemeinsam?AFB III

Beurteilen Sie für jedes Kern-Paar, welche Größen übereinstimmen und ob es sich um Isotope handelt. Kernladungszahlen: H 1, He 2, C 6, N 7, O 8, Ar 18, Ca 20.

Setze in jeder Zeile alle zutreffenden Kreuze — es können mehrere oder auch gar keins sein. Enter setzt und löscht, die Pfeiltasten wandern von Feld zu Feld.
Kern-Paargleiches Zgleiches Agleiches NIsotope
C-12 und C-14
C-14 und N-14
C-14 und O-16
H-3 und He-3
Ar-40 und Ca-40
O-16 und O-18
Die Spalten „gleiches Z“ und „Isotope“ sind immer gemeinsam angekreuzt — gleiches Z ist die Definition. Gleiches A (Isobare wie C-14/N-14, H-3/He-3, Ar-40/Ca-40) oder gleiches N (C-14/O-16: je 8 Neutronen) sehen ähnlich aus, machen aber keine Isotope. Merke: Der Name entscheidet sich an der unteren Zahl, nie an der oberen.